Trong khi công nghệ PERC (tiếp xúc phía sau bộ phát thụ động) đã trở nên phổ biến trong sản xuất pin năng lượng mặt trời, một công nghệ khác dự kiến sẽ nổi lên như một ứng cử viên hàng đầu. Pin mặt trời TOPCON, hay tiếp xúc thụ động ôxít đường hầm, được coi là thế hệ tiếp theo của công nghệ pin mặt trời sau PERC. Được Viện Fraunhofer về Hệ thống Năng lượng Mặt trời ở Đức giới thiệu vào năm 2013 và đã được các nhà sản xuất Trung Quốc sử dụng từ năm 2019. Nó kết hợp một lớp ôxít đường hầm với pin mặt trời PERC để giảm tổn thất tái tổ hợp và tăng hiệu quả của tế bào.
Công nghệ pin mặt trời TOPCon là gì?
Công nghệ PERC có giới hạn hiệu suất lý thuyết là khoảng 24%, vì vậy, để tiếp tục thúc đẩy hiệu suất, các nhà sản xuất sử dụng “công nghệ tiếp xúc thụ động” tiên tiến hơn là TOPCon- Tunnel Oxide Passivated Contact.
Tế bào TOPCon sử dụng lớp oxit đường hầm nano siêu nhỏ, cấu trúc màng silicon vi tinh thể chọn lọc chất mang ở mặt sau và công nghệ tiếp xúc thụ động tiên tiến và hiệu quả cao. Cấu trúc mới lạ này thể hiện sự cải tiến hai chiều trong hiệu suất thụ động và độ dẫn điện, dẫn đến hiệu suất chuyển đổi tế bào đáng kể và tăng sản lượng điện. Cấu trúc của lớp ôxít đường hầm tiếp tục giảm thiểu sự tái kết hợp dưới bề mặt, cải thiện đáng kể hiệu suất chuyển đổi tế bào, với giới hạn từ 28,2% đến 28,7%.
Tế bào TOPCon cũng đòi hỏi nhiều bạc hơn đáng kể trong quá trình kim loại hóa so với PERC, khoảng 130-150mg mỗi mảnh so với 85mg với PERC, khiến chi phí tế bào thậm chí còn cao hơn. Một mối quan tâm khác là chi phí nhân lực cao hơn đối với pin mặt trời TOPCon và khó giảm thiểu hơn khi so sánh với HJT do quy trình sản xuất phức tạp của 9 hoặc thậm chí mười quy trình. Bất chấp những trở ngại này, các nhà sản xuất tế bào PERC hàng đầu vẫn đang làm việc trên TOPCon.
Nhà sản xuất pin mặt trời TOPCon
Công nghệ PERC có giới hạn hiệu suất lý thuyết là khoảng 24%, vì vậy, để tiếp tục thúc đẩy, các nhà sản xuất sử dụng “công nghệ tiếp xúc thụ động” tiên tiến hơn. LONGi công bố vào năm 2021 rằng nó đã đạt hiệu suất 25,21% cho các tế bào TOPCon hai mặt loại n và vài tháng sau đó, JinkoSolar đã đạt hiệu suất 25,7%.
Những cải tiến về hiệu suất pin mặt trời TOPCon gia tăng tiếp tục vào năm 2022: Trina Solar đạt hiệu suất 25,5% với kích thước pin lớn nhất 210 mm vào tháng 3. Zixuan (Rocky) Li, giám đốc sản phẩm tại Trina Solar, cho biết công ty vẫn chưa phát hành sản phẩm TOPCon cho thị trường Bắc Mỹ, nhưng sự đổi mới có thể sớm đến được với các bờ biển phía Tây do TOPCon dễ dàng đạt được hiệu quả và độ tin cậy của tế bào.
Ông nói: “Hiệu suất cao hơn cho phép tấm pin thu được nhiều năng lượng hơn trên một đơn vị diện tích. Pin mặt trời TOPCon có tỷ lệ “hai mặt” là 80% so với 70% của PERC, cho phép các mô-đun TOPCon “thu được nhiều năng lượng hơn từ phía sau so với các mô-đun hai mặt của PERC, điều này rất thuận lợi cho các dự án tiện ích gắn trên mặt đất,” Li nói.
Những tiến bộ tế bào này được thực hiện khá dễ dàng trên các tế bào PERC khi so sánh với các quy trình sản xuất hoàn toàn mới. PERC thêm một màng thụ động vào mặt sau của các tế bào năng lượng mặt trời thông thường để hấp thụ nhiều ánh sáng hơn có thể đã đi qua bề mặt tế bào ban đầu. TOPCon lấy cùng một màng PERC đó và thêm một lớp oxit siêu mỏng lên trên như một rào cản khác để chứa ánh sáng không bị hấp thụ.
So với công nghệ dị liên kết (HJT) , kết hợp silicon tinh thể và màng mỏng silicon vô định hình thành một pin mặt trời lai công suất cao và yêu cầu quy trình sản xuất hoàn toàn khác, việc thêm một lớp oxit vào pin PERC là một nâng cấp sản xuất dễ dàng hơn.
Dòng Tiger Neo của JinkoSolar sử dụng công nghệ TOPCon
Adam Detrick, giám đốc quản lý sản phẩm và dịch vụ kỹ thuật của bộ phận JinkoSolar của Mỹ cho biết: “TOPCon bổ sung thêm một lớp thụ động ôxít đường hầm vào tế bào nhưng có thể được thêm vào các dây chuyền PERC hiện có với một phần tương đối thấp trong tổng chi phí của chúng. “Hiệu quả bổ sung và lợi ích năng lượng của TOPCon làm cho nó có chi phí vốn ròng thấp nhất ở quy mô đầy đủ.”
Detrick cho biết JinkoSolar đang tập trung vào việc tăng công suất TOPCon loại n như là sản phẩm cung cấp tế bào chính vì họ coi TOPCon là công nghệ tế bào thụ động hàng đầu trên thị trường trong vòng 5 năm tới.
“TOPCon cung cấp sự kết hợp tốt nhất giữa hiệu quả và độ tin cậy so với chi phí vốn và dễ dàng phù hợp với các thông số thiết kế mô-đun hiện có,” ông nói. “Có những công nghệ loại n khác như HJT và IBC, nhưng kiến trúc tế bào kỳ lạ hơn của chúng có nghĩa là chúng yêu cầu các dòng tế bào độc nhất với chi phí vốn cao hơn nhiều.”
Ngành công nghiệp có thể mong đợi TOPCon nhanh chóng trở nên phổ biến như PERC trên thị trường năng lượng mặt trời silicon tinh thể, ngay khi các nhà sản xuất sẵn sàng cập nhật dây chuyền sản xuất của họ.
